На правах рукописи

ЖУКОВ АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И НАТУРНОЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРОДУВКИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ АЭС С ВВЭР

Специальность: 05.14.03 – Ядерные энергетические установки, включая

проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгодонск 2011

Работа выполнена в филиале ОАО «Концерн Росэнергоатом»

«РОСТОВСКАЯ АТОМНАЯ СТАНЦИЯ»

Научный руководитель:

доктор технических наук Рясный Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Кукушкин Александр Николаевич кандидат технических наук Дерий Владимир Петрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций (ОАО ВНИИАЭС)

Защита диссертации состоится...12.2011 г. в 11 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д418.001.01 в ОАО опытном конструкторском бюро «ГИДРОПРЕСС» по адресу: ул. Орджоникидзе, д.21, г.

Подольск, Московская обл., 142103.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС».

Автореферат разослан «_» 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н. А. Н. Чуркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: Надёжность работы АЭС в значительной мере зависит от уровня организации водно-химического режима второго контура.

Нарушения ВХР часто приводят к преждевременному и даже аварийному останову оборудования, к снижению его ресурса. В этой связи весьма актуальной остается проблема эффективного удаления из ПГ нежелательных примесей способом продувки – сочетания непрерывного и периодического слива части загрязнённой котловой воды и замена её более чистой – питательной.

Распределение растворенных и нерастворенных примесей в водяном объеме ПГ является важным фактором, определяющим его эксплуатационную надежность.

Знание закономерностей этого явления позволит более осознанно подойти к решению проблем повышения эффективности удаления примесей с продувкой и повышения эксплуатационной надежности ПГ.

За последние десятилетия многими учёными (Т.Х. Маргулова, В.И. Горбуров, В.А. Мамет, Ю.В. Козлов, Е.П. Свистунов, Н.Б. Трунов и другие) разрабатывались и испытывались на действующих АЭС различные схемы продувки ПГ АЭС, которые существенно отличались от первоначальных проектных решений. Однако внедрялись они на разных энергоблоках в разных объёмах. Внедрение реконструктивных решений на парогенераторах сопровождалось экспериментальными исследованиями, однако комплексной проверки принятых решений и оценки возможного их взаимного влияния на гидродинамику водяного объема и ВХР ПГ не проводилось. В то же время существенные отличия в ВКУ ПГ, системах продувки парогенераторов и реализованных регламентах ведения продувок подвергнутых модернизации энергоблоков, несомненно, влияют на характер распределения в объеме коррозионно-агрессивных примесей и гидродинамику парогенераторов, особенно в режимах подключения и отключения периодической продувки.

С целью повышения надежности работы ПГ как действующих, так и строящихся энергоблоков, унификации конструктивных решений, а также экспериментального подтверждения эффективности реконструктивных работ были приняты решения о проведении комплексных экспериментальных исследований парогенераторов энергоблоков №1 Ростовской АЭС и №3 Калининской АЭС с использованием специальных систем экспериментального контроля.

экспериментальное обоснование методов повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР-1000.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

гидродинамических и теплохимических процессов в парогенераторах АЭС с ВВЭРвлияющих на их водно-химический режим, определить направления модернизации ВКУ, системы продувки ПГ и технологии выполнения продувки.

Экспериментально обосновать эффективность выполненной модернизации.

2) Исследовать состав и закономерности распределения растворённых и нерастворенных примесей в водяном объёме и продувочной воде ПГ при ведении продувки по различным регламентам и обосновать выбор оптимального регламента для эффективного выведения примесей.

3) Исследовать влияние различных режимов продувки на массообмен в водяном объеме и водно-химический режим ПГ и обосновать выбор оптимальных режимов эффективного выведения примесей.

нерастворенных примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока и экспериментально обосновать повышение эффективности этой технологии.

1. Экспериментально установлены новые закономерности распределения нерастворенных примесей в водяном объёме ПГ, которые существенно отличаются от распределения растворённых примесей. Определены зоны наибольшей концентрации продуктов коррозии в ПГ.

2. Экспериментально установлен гранулометрический состав продуктов коррозии железа в различных точках водяного объёма ПГ. Установлено, что основную долю в концентрацию железа в объеме ПГ вносят частицы размером 5 – 25 мкм.

3. Впервые установлено влияние периодической продувки на распределение непрерывной продувки: открытие периодической продувки приводит к смещению зоны с максимальной концентрацией натрия в направлении от холодного торца к коллекторам ПГ и к снижению эффективности непрерывной продувки.

4. Экспериментально определено влияние принудительного накопления примесей в водяном объёме ПГ на эффективность их выведения с продувкой.

Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

1. Применением аттестованных методик, проверенных средств и методов измерения физико-химических показателей качества воды.

2. Воспроизводимостью и согласованием результатов независимых натурных экспериментов, выполненных на различных энергоблоках.

разработанной методологии повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР.

Практическая значимость результатов работы:

1. Разработана и внедрена на Ростовской АЭС обладающая существенными преимуществами новая технологическая система продувки, в которой на всех линиях продувки вместо дроссельных шайб установлены запорно-регулирующие клапаны, реконструирован дренажный узел продувки днища ПГ с преобразованием его в продувочный узел с выходным диаметром штуцера Ду100, а на линиях непрерывной и периодической продувок установлены новые расходомеры.

2. На основе экспериментально установленных закономерностей, подтверждающих неадекватность распределения растворённых и нерастворённых примесей в водяном объёме ПГ, разработаны параметры изменения координат и модернизации штатных узлов вывода непрерывной продувки.

3. Экспериментально определены зоны наибольшей концентрации продуктов коррозии в ПГ, из которых наиболее целесообразно организовать удаление продуктов коррозии с продувкой.

воспроизводимому увеличению SNa в зонах расположения коллекторов ПГ. Этот экспериментально установленный факт подтверждает эффективность модернизации технологической системы продувки 1ПГ-2 Ростовской АЭС.

5. Усовершенствована технология выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока, экспериментально показано существенное повышение эффективности вывода нерастворенных примесей.

Основные положения, выносимые на защиту:

продувочных штуцеров для удаления примесей котловой воды, включающие:

распределения растворенных примесей в водяном объёме ПГ;

распределения нерастворенных примесей в водяном объёме ПГ;

продувкой после принудительного накопления их в водяном объёме ПГ;

выведения нерастворенных примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока.

Личный вклад автора в полученные результаты.

С 2002г. года автор принимает непосредственное участие в теоретическом обосновании и разработке методов эффективного выведения примесей из парогенераторов, в разработке и внедрении модернизированных систем продувки мониторинге и модернизации оборудования для систем продувки, выпуске методик и оборудования, непосредственное участие в экспериментах и анализе результатов экспериментов по обоснованию модернизированных систем и технологий продувки парогенераторов на Ростовской АЭС.

докладывались и обсуждались на 21-м заседании международной Рабочей группы по модернизации АЭС (Волгодонск, 2002г.), 4-й Международной конференции «Повышение эффективности производства электроэнергии» ( Новочеркасск, 2003 г.), Международном научно-техническом совещании «Водно-химический режим АЭС»

(Москва, ОАО «ВНИИАЭС», 2006г.), а также на различных семинарах, заседаниях НТС и совещаниях в ОАО ОКБ "Гидропресс", ОАО «Концерн «Росэнергоатом», НАЭК «Энергоатом» (Украина), Московском энергетическом институте, ОАО "ВНИИАЭС", ОАО «Атомтехэнерго», а также на различных АЭС в России и Украине.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 14-ти печатных работах, в том числе в 2-х публикациях в ведущем рецензируемом научнотехническом журнале, в 2-х патентах на изобретения, а также в ряде отчетов о выполнении научно-исследовательских работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 84-х наименований. Общий объем диссертации 141 стр., включая 62 рисунка и 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, определена цель работы, изложено ее краткое содержание, приведены положения, составляющие научную новизну работы и являющиеся предметом защиты.

В первой главе выполнен обзор и анализ предшествующих работ по развитию и исследованиям систем и технологий продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР. Результаты анализа позволяют сделать следующие выводы:

1. Создание эффективной продувочной системы ПГ АЭС – это проблема одного уровня с проблемой совершенствования конструкции самих ПГ и их внутрикорпусных устройств, оптимального решения которых ещё не найдено.

2. Выполненные к настоящему времени усовершенствования ВКУ изменили гидродинамику водяного и парового объёмов ПГ. Однако из всех эксплуатируемых ПГ АЭС нет двух одинаковых по конструктивным характеристикам ВКУ и системам продувки, обеспечивающих требуемое качество котловой воды и пара, а это вынуждает проводить теплохимические испытания каждого ПГ АЭС.

3. Реализованный в ПГ АЭС с ВВЭР принцип «ступенчатого испарения»

позволяет производить непрерывную продувку из «солевого» отсека ПГ. Однако при наличии в котловой воде до 80% продуктов коррозии железа, регулировать режимы продувки только по концентрации натрия, вероятно, методически неверно. Этот факт заслуживает особого внимания и специального исследования.

4. Критерием эффективности продувки является не только обеспечение нормируемых концентраций примесей в воде и паре, но и ограничение их поступления к теплообменным трубам ПГ.

5. Несмотря на то, что совершенствование систем продувки охватывало почти все их структурные элементы, процесс их оптимизации имеет резервы повышения эффективности.

Главным критерием эффективности работы систем и режимов продувки ПГ является такое регулирование их внутрикотловых процессов, которое обеспечит требуемое качество котловой воды и насыщенного пара. Однако исследовать этот комплекс взаимосвязанных процессов на моделях или экспериментальных установках малого масштаба весьма затруднительно, а переносить полученные таким путём данные на условия промышленных ПГ АЭС практически невозможно.

Поэтому в данной работе в качестве основного выбран метод натурного эксперимента путем проведения комплексных теплохимических испытаний на действующем ПГВ–1000. Обзор литературы показал: несмотря на большое количество исследований, проводимых на промышленных агрегатах АЭС, пока ещё нет обобщённых методик комплексного изучения внутрикотловых процессов, протекающих при генерации пара. Поэтому отдельно в данной работе ставилась задача так спланировать натурный эксперимент, чтобы был обеспечен необходимый и достаточный минимум опытов для последующих теоретических обобщений и практических рекомендаций.

В связи с изложенным, в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1. Усовершенствовать внутрикорпусные устройства и систему продувки ПГВ– 1000 с учётом технических решений, опробованных на других АЭС.

2. Исследовать возможности разработки новых способов организации продувки.

3. Разработать методики комплексных теплохимических испытаний ПГВ– 1000, в процессе которых исследовать:

- распределение соединений натрия и продуктов коррозии железа в водяном объёме ПГ в различных режимах эксплуатации в соответствии с существующими регламентами продувки;

распределения в объёме ПГ;

- влияние периодической продувки на эффективность непрерывной;

- технологичность и эффективность усовершенствованных систем и методов разработанной при участии автора усовершенствованной технологии выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока.

Автором работы составлен алгоритм диссертационного исследования (рис. 1), который отражает существо, взаимосвязь главных задач и последовательность их решения. В соответствии с этим алгоритмом основное содержание данной диссертации составляют исследования эффективности модернизированной схемы, закономерностей распределения солей и продуктов коррозии в водяном объёме ПГ при различных регламентах и режимах продувки и влияния на это распределение особенностей усовершенствованных методов и технологий продувки.

распределения растворённых примесей в водяном объёме и продувочной воде ПГВПриведены методика, средства измерений и оценка погрешности, описана представительных точках водяного объёма 1ПГ-2.

Рассмотрены особенности модернизации ВКУ ПГ РоАЭС:

• Со стороны «холодного» торца ПГ заглушены пять коллекторов раздачи питательной воды. Дополнительные раздающие коллектора в «горячем» торце ПГ расположены под ПДЛ. Десятый раздающий коллектор питательной воды направлен на «горячую» половину ПГ и расположен под ПДЛ.

расположена между «холодной» закраиной и корпусом парогенератора в районе «холодного» торца, вторая - между «горячей» закраиной и корпусом парогенератора в районе «горячего» торца ПГ. Перегородка над и под ПДЛ, предназначенная для расположена ближе к «холодному» днищу ПГ.

перфорированным дырчатым листом.

Выявление недостатков существующих Определение резервов систем и технологий продувки Анализ вариантов совершенствования продувки и оценка их прогнозируемой эффективности Разработка методик и проведение натурных растворённых нерастворённых технологий технологии выведения Рис. 1. Обобщённый алгоритм диссертационного исследования Методами модернизации внешней схемы продувки ПГ с целью повышения ее эффективности на Ростовской АЭС (рис. 2) при участии автора получен ряд преимуществ, приведенный в таблице 1:

вместо ранее применявшихся регулировать распределение расходов линейные расходные характеристики продувками, так и между ПГ Разделение всех линий периодической Возможность периодической продувки продувки отсечной арматурой раздельно из нижних точек ПГ, в том Применение на линиях непрерывной и Повышенная точность, минимальное периодической продувок разработанных гидравлическое сопротивление при участии автора расходомеров с расходомера и надежность его работы в гидродинамическим подвесом шарового условиях потока среды, содержащей «солевого» отсека ПГ производится через непрерывной продувки штуцер Ду80 и трубопровод Ду Установка ручных ЗРК на линиях вне Возможность прогрева трубопроводов штуцеров продувки (Ду80), максимального скопления шлама расположенный в зоне максимального скопления шлама, дополнительным трубопроводом связан с линией продувки и используется как продувочный Последнее решение принято по инициативе автора и защищено патентом.

Рис. 2. Принципиальная схема продувки ПГ блока №1 Ростовской АЭС позволяет корректировать ВХР и при пуске энергоблока, и при изменениях его нагрузки. Для сравнения: схема, применённая на Балаковской АЭС, не позволяет увеличить расход непрерывной продувки более 6 т/ч, так как использует для этого не ЗРК с гибкими расходными характеристиками, а четыре штуцера Ду20 с ограниченной пропускной способностью.

3. Использование ЗРК на линиях прогрева периодической продувки позволяет уменьшить расход продувочной воды и перераспределить его в сторону «более полезной» постоянной продувки. Так, если регламентный расход по линиям прогрева составляет 2,5 т/ч, то в процессе наладки можно ограничиться 11,5 т/ч.

Если же вместо ЗРК использовать даже точно подобранные дроссельные шайбы, то при малых расходах неизбежно их засорение продуктами коррозии.

4. Организация отбора периодической продувки из нижних штуцеров ПГ для использоваться для вывода тяжёлых фракций шлама и продуктов коррозии железа и меди. Периодическая продувка эффективна первые 1520 минут после подключения (концентрация железа в воде резко снижается), при её продлении концентрация железа практически не меняется. Следовательно, общепринятый алгоритм периодической продувки ПГ циклами по одному - два часа на парогенератор при круглосуточной его работе необоснован. Испытания показали, что объём периодической продувки целесообразно сократить, а непрерывную продувку – увеличить.

Рассмотрены особенности регламентов ведения продувки парогенераторов энергоблока №1 Ростовской и энергоблока №3 Калининской АЭС, приведены результаты исследований распределения растворённых примесей в парогенераторах Ростовской и Калининской АЭС, эксплуатируемых по различным регламентам, при работе на номинальной мощности, основные выводы из которых заключаются в следующем:

1. Путем усовершенствований ВКУ и системы водопитания 1ПГ-2 Ростовской АЭС сформирована устойчивая зона высоких концентраций растворенных примесей в непосредственной близости к патрубку непрерывной продувки: это значительно повысит интенсивность удаления примесей из ПГ.

2. Характер распределения растворенных примесей в объеме ПГ при работе без подключения периодической продувки соответствует данным, зафиксированным для других энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 с модернизированной системой водопитания и продувки.

3. Относительная концентрация растворенных примесей в объеме ПГ (отношение концентрации Na+ в непрерывной продувке к концентрации Na+ в контролируемой точке водяного объема в заданный момент времени) в целом согласуется с полученными ранее расчетно-экспериментальными данными распределения растворенных примесей в ПГ.

4. Отношение концентрации ионов Na в непрерывной и периодической продувках соответствует принятому значению для модернизированных ПГ и составляет величину 2,53,0, что подтверждает эффективность модернизации ВКУ ПГ-2 энергоблока №1 РоАЭС.

5. Подтверждено влияние периодической продувки на характер и динамику распределения растворенных и нерастворенных примесей в объеме ПГ:

• открытие периодической продувки приводит к снижению эффективности непрерывной продувки, значительному увеличению SNa в воде ПГ и последующему перемещению максимума концентрации от холодного торца к коллекторам;

• при проведении периодической продувки «днища» 1ПГ-2 РоАЭС и «карманов» коллекторов происходит воспроизводимое увеличение SNa в зонах периодической продувкой, что подтверждает эффективность модернизации ВКУ и системы продувки 1ПГ-2 РоАЭС.

Установлены преимущества регламента Ростовской АЭС:

• при ведении продувки ПГ в соответствии с регламентом энергоблока № Калининской АЭС зафиксированные SNa в непрерывной продувке и характерной точке 7 СЭК значительно превышают SNa в указанных точках при ведении существующего регламента продувки ПГ энергоблока №1 Ростовской АЭС. Это является недостатком регламента Калининской АЭС;

• отношение SдNa в воде, удаляемой с «днища» ПГ, к Sc.o.Na в воде из «солевого» отсека для Ростовской АЭС (0,360,4) соответствует расчетному Калининской АЭС данное соотношение больше оптимального и равно 0,57-0,6, что может спровоцировать коррозионное повреждение сварных соединений.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования состава и распределения нерастворённых примесей в водяном объёме и продувочной воде ПГВ-1000 при различных режимах продувки.

Исследование закономерностей распределения ПК железа в водяном объёме непосредственном участии автора в процессе тех же ТХИ и в тех же точках отбора проб, что и исследование распределения натрия, описанное в предыдущей главе.

Концентрация железа в объеме ПГ и в воде непрерывной и периодической продувок определялась с помощью высокоточных анализаторов ПАЖ-2 и КФК-3. Для исследования гранулометрического состава ПК железа использовались гранулометры ГРАН-152, установленные в линиях непрерывной и периодической продувок. Приведена оценка погрешностей определения концентрации железа и подсчёта количества частиц различного размера.

Рис. 3. Динамика поведения нерастворенных примесей в точке 4 СЭК 1ПГ- Анализ полученных данных показывает, что основной вклад в общую концентрацию ПК железа в пробе воды из пробоотборника 4 СЭК (зона в нижней части ПГ) вносят частицы ПК размером 550 мкм (рис. 3). В то же время в точке СЭК (в верхней части ПГ на расстоянии 990мм от ПДЛ напротив холодного коллектора) основную долю составляют примеси размером 510 и 1025 мкм. В объеме ПГ, воде периодической и непрерывной продувок основную долю в общую концентрацию железа вносят частицы размером 5 – 25 мкм.

Следует отметить, что по данным фотоколориметрических измерений SFe в точке 5 превышает SFe в точке 4 в 2-2,75 раза и практически не меняется в течение всего времени ведения периодической продувки ПГ. Поэтому при выборе штуцера для вывода шлама с периодической продувкой необходимо учитывать не только распределение ПК железа по длине ПГ, но и фактор гравитации.

Установлено, что включением непрерывной продувки на короткое время, но с увеличенным расходом и сразу после закрытия периодической продувки, можно эффективно воздействовать на потоки в водяном объёме ПГ и смещать максимальные концентрации железа в нужном направлении, т.е. к штуцерам вывода непрерывной и периодической продувок. Так, при периодической продувке только «карманов» коллекторов зафиксировано увеличение SFe в пробах продувочной воды с 10 до 83 мкг/дм3, а при продувке «карманов» коллекторов и штуцеров Ду80 нижней образующей ПГ - с 5 до 68 мкг/дм3.

Отмечено значительное снижение SFe в воде периодической продувки «карманов» коллекторов при повторной продувке, очевидно, потому, что основная масса ПК железа была удалена при предыдущей продувке соответствующих зон.

Отсюда следует вывод, что методом комбинации различных вариантов продувки можно эффективно удалять ПК железа из различных зон их накопления.

Анализ зависимостей на рис. 4 показывает, что ведение периодической продувки ПГ из «карманов» коллекторов с использованием дренажного патрубка, а также через штуцеры нижней образующей Ду80 и «карманы» коллекторов ПГ является наиболее эффективным режимом для удаления нерастворённых примесей из ПГ. При таком режиме зафиксировано увеличение SFe в пробах периодической продувки до 140 мкг/дм3. Особо заметен тот факт, что при проведении периодической продувки с использованием дренажного патрубка Ду100 в качестве Рис. 4. Изменение SFe в водяном объеме и в пробах периодической и непрерывной продувок 1ПГ- РоАЭС после открытия периодической продувки В процессе подключения периодической продувки концентрация железа в воде непрерывной продувки непрерывно уменьшается с небольшими пульсациями.

После закрытия периодической продувки концентрация железа в воде непрерывной продувки увеличивается. Данные результаты подтверждают влияние периодической продувки на эффективность непрерывной и необходимость увеличения расхода непрерывной продувки после закрытия периодической.

При закрытой периодической продувке SFe а в точке 5 СЭК, расположенной напротив холодного коллектора ПГ, в 1,5 – 5 раз превышает SFe а в других контролируемых точках водяного объёма и практически не меняется после открытия периодической продувки.

растворённых и нерастворённых примесей в котловой воде ПГВ–1000. Вопреки подавляющем большинстве ведут себя в котловой воде так же, как и растворимые»

или, что «частицы размером около 1-10 мкм ведут себя подобно растворённым солям и в основном удаляются с продувочной водой», при сравнительном анализе распределения растворённых и нерастворённых примесей установлено принципиальное отличие распределения растворённых и нерастворённых примесей установившемся режиме до открытия периодической продувки SNa и SFe изменяются во времени практически по противоположным закономерностям.

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния режимов продувки на интенсификацию массообмена в водяном объёме ПГ на трех этапах:

водяного объёма ПГ периодической продувкой после её предварительного закрытия на 6, 12 и 24 часа с целью накопления примесей.

продувкой раздельно: из «карманов» коллекторов; через дренажный патрубок Ду100.

3. Оценка ожидаемого эффекта вывода примесей с непрерывной продувкой после принудительного их накопления с последующим увеличением расхода продувки до максимально-возможного.

На первом этапе исследовались режимы открытия периодической продувки через 6, 12 и 24 часа после её закрытия при работающей непрерывной продувке.

периодической продувки после 24 часового их накопления в водяном объёме с аналогичными данными после 6-ти часового накопления показывает, что отключение концентрирования примесей в котловой воде. Однако открытие периодической продувки не оказывает существенного влияния на циркуляционные потоки воды, формируемые теплообменными процессами, о чём свидетельствует относительное постоянство SCl, SSO4 и н в течение 2-х часов после открытия периодической продувки с максимально-возможным расходом (около 16т/ч).

В поведении ПК железа в этих режимах можно отметить следующее:

- эффективность удаления ПК железа с водой периодической продувки не повышается с увеличением их концентрации в солевом отсеке;

- несмотря на то, что SFe в воде непрерывной продувки на всём протяжении периодической продувки составил всего 196 мкг/кг, когда средняя SFe в этой же воде составляла около 80 мкг/кг (здесь следует учесть, что ТХИ по накоплению примесей в воде ПГ РоАЭС выполнялись в апреле 2002г. т.е. спустя всего год после пуска энергоблока);

- независимо от времени, на которое была закрыта периодическая продувка, концентрация железа в воде этой продувки снижалась до начальной величины (70мкг/кг) уже через 15-25 минут после открытия периодической продувки, что согласуется с результатами, полученными на других АЭС.

Из вышесказанного следует вывод: периодическую продувку ПГ АЭС с ВВЭРнецелесообразно проводить чаще, чем 1 раз в сутки.

На втором этапе исследовался режим ведения периодической продувки только через «карманы» коллекторов ПГ при работающей непрерывной продувке с подключением через 30 минут продувки через дренажный патрубок.

продувочной воде резко уменьшалась в течение первых 10 минут. Напротив, н ; SFe и концентрация сульфатов показали небольшое увеличение в первые 5-10 минут.

подтверждает процесс накопления ПК железа в «карманах» и доказывает необходимость организации их продувки с большим расходом продувочной воды.

Однако возможность быстрого износа дренажных патрубков при увеличении скорости движения смеси воды с ПК железа не позволяет удалять продувочную воду такого состава только из «карманов» коллекторов с расходом более 15-16 т/ч.

Увеличение SNa и SFe в воде продувки при подключении через 30 минут дренажного патрубка и последующее их снижение доказывает эффективность использования дренажного патрубка в качестве продувочного.

На третьем этапе исследовался способ накопления солей в «солевом» отсеке ПГ в течение 14 часов путём снижения расходов непрерывной продувки в 4 раза (из ПГ-4) и в 5,6 раза (из ПГ-1). Периодическая продувка проводилась в соответствии с действующим регламентом. Отмечено, что с увеличением расхода непрерывной продувки до 7,5 и 14 т/ч значительно повышается интенсивность вывода натрия и коррозионно-активных анионов (Cl, SO4) из ПГ-1 и ПГ-4, чего нельзя сказать о ПК железа.

Этот факт можно объяснить тем, что SFe увеличивалась в процессе накопления не только в «солевом» отсеке, но и в остальном водяном объёме ПГ, а при открытии непрерывной продувки убыль SFe в «солевом» отсеке компенсировалась новыми порциями Fe, поступавшими в солевой отсек из водяного объёма. Причём, судя по высокой прозрачности проб, с продувочной водой удаляются в основном мелкодисперсные фракции ПК.

Таким образом, увеличение расхода непрерывной продувки из «солевого»

отсека способствует быстрому удалению из парогенератора растворённых и коррозионно-активных примесей, однако ожидаемая эффективность удаления ПК железа при этом не достигается.

Как показано выше, самым эффективным режимом для удаления примесей из ПГ является периодическая продувка каждого парогенератора в течение 2-х часов один раз в сутки. При реализации данного режима необходимо перераспределять продувку ПГ в пользу непрерывной с увеличением её расхода от 7,5-8,5 т/ч до 12т/ч.

В пятой главе приведено усовершенствование методики экспериментального исследования технологии выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока путем более представительного определения концентрации нерастворенных примесей в продувочной воде и уточнения эффективного времени продолжительности процесса продувки.

продувочной воды ПГ, связанных с непопаданием частиц ПК из-за действия силы более представительного показателя эффективности выведения нерастворенных примесей из ПГ выбрана концентрация нерастворенных примесей в продувочной воде перед СВО-5, где эти примеси распределяются по сечению трубопровода более равномерно.

РоАЭС после включения периодической продувки двух ПГ с усиленным расходом приблизительно в 100 раз, концентрации меди – в 1000 раз, таким образом эффективность вывода шлама из объема парогенератора составила не менее, чем на два порядка большую величину, чем при предшествующих испытаниях. После включения периодической продувки одного из ПГ через дренажный патрубок Ду100 и отключения ГЦН данной петли, концентрация железа в пробе увеличилась еще до 3-х раз, прозрачность пробы снизилась до 7%.

Концентрация Fe, Сu, мкг/дм Прозрачность, % значениям концентраций перед СВО-5 дает величину 3 кг, которую можно отнести к одному парогенератору, т.к. при переходе от продувки одного ПГ к продувке 2-х ПГ одновременно общий расход продувки вследствие ограничения производительности СВО-5 практически не изменяется.

Дополнительное подтверждение эффективности разработанной технологии вывода нерастворенных примесей из парогенераторов в процессе планового останова получено в экспериментах при останове энергоблока №2 РоАЭС.

Выводы элементов, совершенствования организации продувки на Ростовской АЭС повышена эффективность продувки и получены новые возможности для совершенствования технологии и регламента продувки ПГ.

2. В результате выполненных при участии автора усовершенствований ВКУ и системы водопитания ПГ №2 энергоблока №1 РоАЭС сформирована устойчивая зона высоких концентраций растворенных примесей в непосредственной близости к патрубку непрерывной продувки.

3. Подтверждено влияние периодической продувки на характер и динамику распределения растворенных примесей в объеме ПГ:

• открытие периодической продувки приводит к снижению эффективности непрерывной продувки, значительному увеличению SNa в воде ПГ и последующему перемещению максимума концентрации от холодного торца к коллекторам;

«карманов» коллекторов происходит воспроизводимое увеличение SNa в зонах периодической продувкой, что подтверждает эффективность модернизации ВКУ и системы продувки 1ПГ-2 РоАЭС.

4. Сравнительными экспериментальными исследованиями установлено, что на распределение растворённых примесей в ПГВ–1000 в наибольшей степени влияют: регламент продувки, степень совершенства продувочной системы и оптимальность размещения продувочных штуцеров для удаления примесей котловой воды.

5. В результате различных подходов к модернизации водопитания и продувки ПГ на разных АЭС применяются различные штатные регламенты продувки, что требует проведения натурного сравнения преимуществ и недостатков каждого регламента. При сравнении регламентов продувки, принятых на Ростовской и Калининской АЭС, установлены преимущества регламента Ростовской АЭС:

• при ведении продувки ПГ по регламенту энергоблока №3 Калининской АЭС зафиксированные концентрации Na+ в непрерывной продувке и в объеме ПГ значительно превышают концентрации Na+ в соответствующих точках при ведении регламента продувки ПГ энергоблока №1 Ростовской АЭС;

• отношение SдNa в воде, удаляемой с «днища» ПГ, к Sc.o.Na в воде из «солевого» отсека для Ростовской АЭС (0,360,4) соответствует расчетному оптимальному значению (0,35), рекомендуемому ОКБ «Гидропресс». Для Калининской АЭС данное соотношение больше оптимального и равно 0,57-0,6, что может спровоцировать коррозионное повреждение сварных соединений.

6. Исследован гранулометрический состав ПК железа в различных точках объёма ПГ. Установлено, что в объеме ПГ, воде периодической и непрерывной продувок основную долю в общую концентрацию железа вносят частицы размером 5–25 мкм. В воде непрерывной продувки основную долю вносят частицы размером 5-10 мкм, а в воде периодической продувки и в пробах воды перед СВО- наибольший вклад вносят частицы размером 5-10 и 10-25 мкм.

7. Подтверждено влияние периодической продувки на эффективность непрерывной и необходимость увеличения расхода непрерывной продувки после закрытия периодической 8. Показано, что ведение периодической продувки ПГ из «карманов»

коллекторов с использованием дренажного патрубка и «карманов» коллекторов, а также через штуцеры нижней образующей Ду80 и «карманы» коллекторов ПГ наиболее эффективно для удаления нерастворённых примесей из ПГ.

9. При закрытой периодической продувке концентрация железа в точке 5 СЭК, расположенной напротив холодного коллектора ПГ, в 1,5–5 раз превышает концентрацию железа в других контролируемых точках водяного объёма и практически не меняется после открытия периодической продувки.

10. На основании полученных натурных экспериментальных данных установлено качественно новое представление о распределении растворённых и нерастворённых примесей в котловой воде ПГВ–1000. Получены численные значения SNa и SFe в десяти исследуемых точках водяного объёма при ведении продувки ПГ по различным режимам. Установлено принципиальное отличие распределения растворённых и нерастворённых примесей в большинстве контролируемых точек водяного объёма ПГВ–1000.

11. Показано, что увеличение расхода непрерывной продувки из «солевого»

отсека после принудительного накопления примесей в «солевом» отсеке способствует быстрому удалению из парогенератора растворённых и коррозионноактивных примесей, однако ожидаемая эффективность удаления ПК железа при этом не достигается.

12. Подтверждена целесообразность использования дренажного патрубка Ду100 в качестве продувочного.

13. Выявлен наиболее предпочтительный вариант периодической продувки – 1 раз в сутки в течение 2-х часов. При реализации данного режима необходимо перераспределять продувку ПГ в пользу непрерывной с увеличением её расхода от 7,5-8,5 т/ч до 12-13т/ч.

14. Усовершенствована методика экспериментального исследования технологии выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока: для более представительного определения концентрации нерастворенных примесей использованы данные контроля продувочной воды перед СВО-5; уточнена эффективная продолжительность процесса продувки. Уточненная экспериментами на энергоблоке №1 РоАЭС по усовершенствованной методике эффективность вывода шлама из объема парогенератора составила не менее, чем на два порядка большую величину, чем при предшествующих испытаниях.

15. Эффективность разработанной технологии выведения примесей экспериментально подтверждена также на энергоблоке №2 РоАЭС.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Оптимизация продувки парогенераторов в переходных режимах // Материалы IV Международной конференции «Повышение эффективности производства электроэнергии». Новочеркасск. 2003, с. 70-75.

2. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Модернизация парогенераторов энергоблока № Волгодонской АЭС // Материалы 21 заседания международной рабочей группы по модернизации АЭС (РГМ АЭС), Волгодонск. 2002. С.1-14.

3. Ю.Ф. Кутдюсов, И.О. Будько, В.И. Горбуров, А.Н. Макарцев, А.В. Уланов, М.В.

Русакова, Н.Б. Трунов, О.П. Архипов, С.И. Брыков, С.А. Харченко, Ю.В. Харитонов, А.А. Сальников, А.Г. Жуков, Е.И. Беклемышев, А.Н. Беляев, Е,В. Хромовских, Г.А.

парогенераторов энергоблока №1 Ростовской АЭС при ведении гидразинноаммиачного и морфолинового ВХР второго контура. 8-й международный семинар по «ГИДРОПРЕСС», 2010.

4. О.П. Архипов, С.И. Брыков, Л.А. Сиряпина, Р.А. Каширин, А.Ю. Петров, А.А.

Сальников, Е.В. Хромовских, А.Г. Жуков, Г.А. Вавер, Ю.Ф. Кутдюсов, И.О. Будько, А.Н. Макарцев, М.В. Русакова, В.Я. Козлов. Результаты химических промывок международный семинар по горизонтальным парогенераторам. Сборник трудов.

Подольск. ФГУП ОКБ «Гидропресс», 2006.

5. В.И. Горбуров, Ю.Ф. Кутдюсов, И.О. Будько, А.Н. Макарцев, А.В. Уланов, М.В.

Русакова, Р.П. Ануркин, А.А. Сальников, А.Г. Жуков, Е.И. Беклемышев, А.Н. Беляев, Н.Б. Трунов, С.А. Харченко. Распределение примесей в парогенерирующем оборудовании (ПГВ-1000) с оценкой эффективности их удаления в процессе останова энергоблока. 8-й Международный семинар по горизонтальным парогенераторам. Сборник трудов. Подольск. ОКБ «ГИДРОПРЕСС», 2010.

6. Ю.Ф. Кутдюсов, И.О. Будько, А.А. Хлебников, В.И. Горбуров, А.Ю. Петров, А.А.

Сальников, А.Г. Жуков. Модернизация системы продувки на Ростовской АЭС как основа для реконструкции на блоках АЭС с ВВЭР-1000. Результаты внедрения усиленной периодической продувки ПГ блока №1 Ростовской АЭС на уровне использованием дренажного патрубка. Сборник трудов 6-го международного семинара по горизонтальным парогенераторам, Подольск, 2004.

7. Будько И.О., Горбуров В.Н., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников А.А., Жуков А.Г. Способ работы парогенератора блока атомной электростанции. Патент на изобретение № 2250411. 2005г.

8. Ю.Ф. Кутдюсов, И.О. Будько, А.Н. Макарцев, А.В. Уланов, М.В. Русакова, Н.П.

Зубков, А.А. Сальников, А.Г. Жуков, Е.И. Беклемышев, А.Н. Беляев, Е.А. Нечаев, В.А. Задойный, А.Г. Богданов. Опыт разработки и внедрения новой конструкции ВКУ ЗРК системы продувки ПГВ-1000. 8-й международный семинар по горизонтальным парогенераторам. Сборник трудов. Подольск. ОКБ «ГИДРОПРЕСС», 2010.

9. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников А.А., Жуков А.Г., Маркелов В.И. Расходомер. Патент на изобретение № 2399161. 2004г.

10. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников А.А., Жуков А.Г., Маркелов В.И. Расходомер. Свидетельство на полезную модель № 35429. 2004г.

11. Горбуров В.Н., Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Петров А.Ю., Жуков А.Г., Трунов Н.Б. Результаты комплексных теплохимических испытаний парогенератора №2 энергоблока №1 Волгодонской АЭС / Теплоэнергетика.

2006. №9. С.10-15.

12. Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Горбуров В.И., Макарцев А.Н., Русакова М.В., Уланов А.В., Петров А.Ю., Сальников А.А., Жуков А.Г., Хромовских Е.В., Вавер Г.А., Трунов Н.Б., Харченко С.А. Результаты комплексных теплохимических испытаний парогенератора №2 энергоблока 1 Ростовской АЭС. 7-е Международное научнотехническое совещание «Водно-химический режим АЭС». Сборник докладов.

Москва. ОАО «ВНИИАЭС», 2006г., с. 95-105.

13. Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Горбуров В.И., Макарцев А.Н., Русакова М.В., Уланов А.В., Петров А.Ю., Жуков А.Г., Сальников А.А., Хромовских Е.В., Вавер Г.А., Трунов Н.Б., Харченко С.А., Тяпков В.Ф., Ерпылева С.Ф., Быкова В.В. Результаты комплексных теплохимических испытаний парогенератора №2 энергоблока № Ростовской АЭС. 7-й международный семинар по горизонтальным парогенераторам.

Сборник трудов. Подольск. ФГУП ОКБ «Гидропресс», 2006.

14. Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Макарцев А.Н., Уланов А.В., Русакова М.В., Ануркин Р.П., Сальников А.А., Жуков А.Г., Беклемышев Е.И., Беляев А.Н., Трунов Н.Б., Харченко С.А. Распределение примесей в парогенерирующем оборудовании с оценкой эффективности их удаления в процессе останова энергоблока / Теплоэнергетика. 2011. №8. С.19-26.